一株植物乳杆菌代谢产细菌素条件的优化及所产细菌素的分离与应用

摘要

自从乳酸乳球菌代谢产生的细菌素Nisin批准作为食品防腐剂以来，细菌素的研究已成为食品微生物研究中的一个重要课题。细菌素是指微生物通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的蛋白质。近几年来，为了更好地开发高效、无毒害作用的生物防腐剂，开始侧重于乳酸菌代谢产细菌素的研究。虽然有几种细菌素已经商品化，但是某些细菌素的抑菌谱比较窄，限制了在食品工业中的应用，开发抑菌谱广的新型乳酸菌细菌素具有良好的前景。本实验室通过前期试验，从67株乳酸菌中筛选出一株植物乳杆菌KLDS1.0391，该菌株代谢产生的细菌素既能抑制革兰氏阳性菌，又能抑制革兰氏阴性菌，并且抑菌活性较强。本研究的目的是通过单因素试验和响应面法优化植物乳杆菌KLDS1.0391代谢产细菌素的发酵条件，然后通过超滤和喷雾干燥方法制备具有抑菌活性的植物乳杆菌素MG，并研究其在食品中的应用，为进一步工业开发奠定基础。
　　 研究脱脂乳、大豆乳清、干酪乳清、玉米浆四种培养基对乳杆菌代谢产细菌素的影响。结果表明；乳杆菌最适的发酵培养基为15％水解度的中性蛋白酶水解脱脂乳培养基。通过毛细管电泳和SDS-PAGE技术分析不同水解度脱脂乳的肽分布，发现：15％水解度的脱脂乳中，酪蛋白被全部水解，乳清蛋白被部分水解，水解后的低分子量肽更易于被该菌利用。
　　 以水解度为15％的中性蛋白酶水解脱脂乳为培养基，在3.7L发酵罐中发酵生产细菌素，通过单因素与响应面法优化发酵pH、发酵温度和接种量。确定的条件为：发酵pH5.1，发酵温度33℃，接种量1％。在此条件下，细菌素效价可达到601.32IU/mL，较优化前提高了42.96％。
　　 发酵液经截留分子量为1KDa超滤膜超滤，取残液，再经截留分子量为3KDa超滤膜超滤，取超滤液，超滤液通过旋转蒸发仪浓缩后，喷雾干燥超滤液制备植物乳杆菌素MG，获得的细菌素效价为2000.56IU/g。
　　 研究植物乳杆菌素MG在酸奶中对酵母菌的抑制作用，结果表明：酸奶在4℃或25℃贮藏条件下，对起始酵母菌浓度为1CFU/mL的酸奶，植物乳杆菌素MG能够完全抑制酵母的生长。对起始酵母菌浓度为10CFU/mL和100CFU/mL的酸奶，植物乳杆菌素MG对酵母菌有一定的抑制作用，但不能完全抑制，比纳他霉素的效果弱。
　　 研究植物乳杆菌素MG在低温火腿中对单增李斯特氏菌的抑制作用，结果表明：防腐剂的联合作用协同增效，植物乳杆菌素MG、Nisin和植物乳杆菌联合使用时，对单增李斯特氏菌的抑制作用显著高于单独使用植物乳杆菌素MG或Nisin的样品组（p<0.05）。
　　 研究植物乳杆菌素MG对鲜猪肉的保鲜作用，结果表明：植物乳杆菌素MG可以将鲜猪肉的保质期由6d延长至9d，当植物乳杆菌素MG与2％乳酸钠联合作用时，可以将鲜猪肉的保质期由6d延长至12d。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

1 前言

1.1 立题背景

1.2 乳酸菌细菌素综述

1.3 乳酸菌代谢产细菌素的发酵条件

1.4 细菌素的分离方法

1.5 细菌素在食品中的应用

1.6 本研究的目的与意义

1.7 本研究拟采取的技术路线

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 供试菌株

2.1.2 指示菌菌株

2.1.3 培养基

2.1.4 主要试剂及来源

2.2 仪器与设备

2.3 试验方法

2.3.1 细菌素抑菌活性的测定

2.3.2 发酵培养基的确定

2.3.3 发酵条件的优化

2.3.4 超滤法分离细菌素

2.3.5 喷雾干燥超滤液制备植物乳杆菌素MG

2.3.6 植物乳杆菌素MG在食品中的应用

2.3.7 数据处理

3 结果与分析

3.1 细菌素标准效价曲线

3.2 乳杆菌代谢产细菌素发酵培养基的确定

3.2.1 脱脂乳培养基对乳杆菌代谢产细菌素的影响

3.2.2 大豆乳清培养基对乳杆菌代谢产细菌素的影响

3.2.3 干酪乳清培养基对乳杆菌代谢产细菌素的影响

3.2.4 玉米浆培养基对乳杆菌代谢产细菌素的影响

3.2.5 不同水解度脱脂乳的毛细管电泳分析

3.2.6 不同水解度脱脂乳的SDS-PAGE分析

3.3 乳杆菌代谢产细菌素发酵条件的优化

3.3.1 单因素试验

3.3.2 响应面试验

3.4 超滤分离细菌素

3.4.1 超滤压力的确定

3.4.2 超滤温度的确定

3.4.3 超滤时间对膜通量的影响

3.4.4 超滤对发酵液抑菌活性的影响

3.5 喷雾干燥超滤液制备植物乳杆菌素MG

3.6 植物乳杆菌素MG在食品中的应用

3.6.1 植物乳杆菌素MG对酸奶中酵母菌的抑制作用

3.6.2 植物乳杆菌素MG对低温火腿中单增李斯特氏菌的抑制作用

3.6.3 植物乳杆菌素MG对鲜猪肉的保鲜作用

4 讨论

4.1 不同培养基对乳杆菌产细菌素的影响

4.2 发酵条件对乳杆菌产细菌素的影响

4.3 超滤分离细菌素

4.4 喷雾干燥对植物乳杆菌素MG的影响

4.5 植物乳杆菌素MG在食品中的应用

5 结论

致 谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文